JP2003198532A

JP2003198532A - 親局及び子局及び暗号化システム及び暗号化方法及び暗号化プログラム及び復号方法及び復号プログラム

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Publication number: JP2003198532A
Application number: JP2001397634A
Authority: JP
Inventors: Ryusuke Kawate; 竜介川手; Norihiro Asashiba; 慶弘浅芝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】【課題】この発明は、通信システムの暗号化情報の更
新方法を簡易にすることを目的とする。【解決手段】ＯＮＵ５００は、一定のタイミングで新
暗号鍵をＯＬＴ１００に通知し、ＯＬＴ１００は、ＯＮ
Ｕ５００からの新暗号鍵の通知を受け、新暗号鍵で暗号
化を始め、ＯＮＵ５００は、新暗号鍵の通知に連動し
て、旧暗号鍵と新暗号鍵を混在させて、両方の鍵で受信
データをそれぞれ復号する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、通信システムの
暗号化技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】まず、従来システムの概要について説明
する。従来システムの概要図を図１１に示す。図１１
は、ＡＴＭ−ＰＯＮ（ＡｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＴｒ
ａｎｓｆｅｒＭｏｄｅ−ＰａｓｓｉｖｅＯｐｔｉｃａ
ｌＮｅｔｗｏｒｋ；以下、ＡＰＯＮと呼ぶ。）システ
ムについて表した概要図である。ここで、ＰＯＮは、受
動光網を指す。１００は、ＯＬＴ（ＯｐｔｉｃａｌＬ
ｉｎｅＴｅｒｍｉｎａｌ：光伝送路終端装置）であ
る。５００は、ＯＮＵ（ＯｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒ
ｋＵｎｉｔ：光加入者線終端装置）である。ＡＰＯＮ
システムは、ＯＬＴ１００に対し、ＯＮＵ５００を１対
ｎのスター型に接続した通信システムである。ＯＬＴ１
００とＯＮＵ５００は、光ファイバ１０で接続されてお
り、スターカプラ１１を用いてｎ個のＯＮＵ５００に分
岐している。また、ＯＬＴ１００は、ＡＴＭ網につなが
っている。ＡＰＯＮシステムでは、上り通信（ＯＮＵ５
００からＯＬＴ１００への通信）と、下り通信（ＯＬＴ
１００からＯＮＵ５００への通信）の光の波長が異なる
一心双方向通信を行っている。また、光ファイバ１０を
通じた通信が行われるため、光の波としての性質である
光の指向性を有する。よって、この光の指向性のために
上り通信を行う上りセルによって伝送される情報は、他
のＯＮＵ５００によって知られることはない。即ち、例
えば、ＯＮＵ（１）５００ａが上りセルをＯＬＴ１００
に向けて伝送している場合にも、他のＯＮＵ（２）５０
０ｂやＯＮＵ（ｎ）５００ｎは、ＯＮＵ（１）５００ａ
が伝送した上りセルを見ることができない。従って、Ａ
ＰＯＮシステムでは上り通信について暗号化する必要は
ない。しかし、下り通信は、１個のＯＬＴ１００が接続
されたすべてのＯＮＵ５００に対して同時に下りセルを
伝送する放送型である。即ち、ＯＬＴ１００が伝送する
下りセルに対し、各ＯＮＵ５００は、自分宛のセルであ
るかどうかを判断し、自分宛のセル及びＰＬＯＡＭ（Ｐ
ｈｙｓｉｃａｌＬａｙｅｒＯｐｅｒａｔｉｏｎＡ
ｎｄＭａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）セルのみを抽出して受
信する必要がある。

【０００３】図１２、図１３に、上述した上り通信と下
り通信において行われるセルの伝送状態を示す。図１２
は、上り通信における上りセルの伝送状態である。セル
（１）９７１、セル（１）９７３は、ＯＮＵ（１）５０
０ａからＯＬＴ１００に向けて伝送されるセルである。
セル（ｎ）９７２とセル（ｎ）９７５は、ＯＮＵ（ｎ）
５００ｎからＯＬＴ１００に向けて伝送されるセルであ
る。セル（２）９７４は、ＯＮＵ（２）５００ｂからＯ
ＬＴ１００に向けて伝送されるセルである。９７０は、
セルと節の衝突を防止するためのガードタイムとプリア
ンブルとデリミタを送信する時間として３バイトのオー
バヘッドであり、各セル間に設けられている。プリアン
ブルとデリミタについては後述する。このように伝送さ
れる上り通信では、前述のように、光が波であるという
性質から光の指向性を有するため、各ＯＮＵ５００が伝
送するそれぞれのセルを他のＯＮＵ５００の盗聴から保
護するために暗号化する必要はない。

【０００４】次に、下り通信における下りセルの伝送状
態について、図１３を用いて説明する。ＰＬＯＡＭ９８
１、ＰＬＯＡＭ９８５、ＰＬＯＡＭ９８７は、物理層の
操作及びメンテナンスを行う情報を持つＰＬＯＡＭセル
である。セル（ｎ）９８２は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ
（ｎ）５００ｎに伝送されるべきセルである。セル
（２）９８３は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ（２）５００
ｂに伝送されるべきセルである。セル（１）９８４とセ
ル（１）９８６は、ＯＮＵ（１）５００ａに伝送される
べきセルである。Ｔｆｒａｍｅは、セルを５６個含むフ
レームを示す。ＰＬＯＡＭセルは、Ｔｆｒａｍｅ中、１
番目と２９番目に存在する。このように伝送される下り
通信では、ＯＬＴ１００から伝送されるすべてのセルに
対し、すべてのＯＮＵ５００がそれぞれ自分宛のセルで
あるかどうかを判断するため、各ＯＮＵ５００はＯＬＴ
１００から他のＯＮＵ５００へ伝送されるセルを盗聴す
ることができる。そのため、下りセルは、他のＯＮＵ５
００からの盗聴を防ぐために暗号化する必要がある。

【０００５】次に、具体的な通信方法について説明す
る。まず、ＰＬＯＡＭセルについて説明する。下り通信
のＰＬＯＡＭセルは、フレーム情報とメッセージとグラ
ント（出力許可）とＯＡＭ（ＯｐｅｒａｔｉｏｎＡｎｄ
Ｍａｉｎｔｅｎａｃｅ）情報を持つ。また、上り通信
のＰＬＯＡＭセルは、図示していないが、ユーザセルと
して各ＯＮＵ５００がＯＬＴ１００に対してメッセージ
などを送信するために使用される。次に、上り通信及び
下り通信について説明する。ＯＬＴ１００は、下りのＰ
ＬＯＡＭセルに各ＯＮＵ５００に割り当てられた帯域分
の上り通信に用いる上りセルの出力時刻を知らせる。各
ＯＮＵ５００は、ＯＬＴ１００から指定された出力時刻
に光を発出して上りセルを出力する。その場合、前述の
ように、セル間には光の衝突防止とバースト送受信のた
め、３バイトのオーバヘッド９７０が必要となる。各Ｏ
ＮＵ５００は、自分自身に割り当てられた上りセルの出
力時刻に自分の情報も上りユーザセル（ＰＬＯＡＭセ
ル）として送信する。このように送信される自分自身の
情報の中には暗号鍵情報も含まれる。前述したように、
この暗号鍵情報は、光の指向性のため、他のＯＮＵ５０
０に知られることはない。ここで、各ＯＮＵ５００から
送信されるＰＬＯＡＭセル中の暗号鍵情報は、秘匿性を
高めるために１秒毎に更新される。また、各ＯＮＵ５０
０から送信される暗号鍵は、各ＯＮＵ５００にて乱数と
上りデータの一部を演算して生成する。ＯＬＴ１００
は、各ＯＮＵ５００から送信された暗号鍵情報に従っ
て、各ＯＮＵ５００に対し、それぞれの暗号鍵を用いて
下りセルの情報を暗号化し、暗号化後、各ＯＮＵ５００
に下りセルを送信する。

【０００６】次に、ＡＰＯＮシステムにおける暗号鍵を
更新するシーケンスについて説明する。図１３は、暗号
鍵を更新する動作を示す図である。左から右へ向かう矢
印は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ５００へ通知される情報
である。右から左へ向かう矢印は、ＯＮＵ５００からＯ
ＬＴ１００へ通知される情報である。まず、ＯＬＴ１０
０は、新しい鍵を要求するメッセージをＯＮＵ５００に
通知する（Ｓ１３０）。メッセージを受けたＯＮＵ５０
０は、１回目の新鍵を送出する（Ｓ１４０）。次に、Ｏ
ＮＵ５００は、２回目の新鍵を送出する（Ｓ１４１）。
更に、ＯＮＵ５００は、３回目の新鍵を送出する（Ｓ１
４２）。このように、３回新しい鍵を送出するのは、鍵
更新の確実性を担保するためである。ＯＬＴ１００は、
ＯＮＵ５００からの１回目の鍵送出を受けて、１回目の
鍵更新メッセージを出力する（Ｓ１５０）。また、ＯＬ
Ｔ１００は、２回目の鍵送出を受けて、１回目の鍵更新
メッセージから１６×Ｔｆｒａｍｅ後に、２回目の鍵更
新メッセージを出力する（Ｓ１５１）。更に、３回目の
鍵送出を受けて、２回目の鍵更新メッセージから１６×
Ｔｆｒａｍｅ後に、ＯＬＴ１００は、３回目の鍵更新メ
ッセージを出力する（Ｓ１５２）。ＯＮＵ５００は、Ｏ
ＬＴ１００から１回目の鍵更新メッセージを受けて、１
回目の鍵更新許可メッセージを出力する（Ｓ１６０）。
この鍵更新許可メッセージは、ＯＬＴ１００が最後の鍵
更新メッセージを送出した時点から３００ｍｓ以内にＯ
ＬＴ１００に返信されなければならない。同様にして、
ＯＮＵ５００は、２回目の鍵更新許可メッセージ及び３
回目の鍵更新許可メッセージを出力する（Ｓ１６１、Ｓ
１６２）。ＯＬＴ１００は、３回目の鍵更新メッセージ
（Ｓ１５２）を出力した時点から、１６×Ｔｆｒａｍｅ
後に、暗号鍵を新鍵に更新し、新しい鍵によって下りセ
ルの情報を暗号化する。また、ＯＮＵ５００は、３回目
の鍵更新メッセージを受けた時点から１６×Ｔｆｒａｍ
ｅ後に、新しい鍵によって下りセルの情報を復号する。

【０００７】次に、ＯＬＴ１００での下りセルの暗号化
について説明する。図１５は、下りセルの暗号化フォー
マットである。下りセルであるＡＴＭセルは、ＡＴＭヘ
ッダ９９２とＡＴＭペイロード９９１とから構成されて
いる。ＯＬＴ１００で行われる暗号鍵による暗号化は、
ＡＴＭペイロード９９１の４８バイトの領域について行
われ、ＡＴＭヘッダ９９２は暗号化しない。また、前述
した暗号鍵の更新シーケンスにより、暗号鍵が更新され
るまで各ＡＴＭセルのＡＴＭペイロード９９１をまたが
って同一鍵で連続に暗号化される。即ち、ＡＴＭペイロ
ード９９１ａの領域が暗号化されている時点で暗号鍵が
更新されていない場合には、他の宛先セル（他のＯＮＵ
５００）へ送出されるＡＴＭセルのＡＴＭペイロード９
９１（図ではＡＴＭペイロード９９１ｂ）についてもＡ
ＴＭペイロード９９１ａを暗号化した暗号鍵と同一鍵で
暗号化される。従って、ＡＴＭペイロード９９１ａとＡ
ＴＭペイロード９９１ｂが必ず異なる暗号鍵を用いて暗
号化されるとは限らない。但し、ＡＴＭペイロード９９
１の領域の暗号化中に暗号鍵が更新されたとしても、同
一領域中は更新前の暗号鍵が使用される。即ち、ＡＴＭ
セル単位で暗号鍵が変更されることになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来行わ
れていた暗号鍵を更新するシーケンスは複雑であるた
め、ソフトウェアの処理負担が問題となっていた。ま
た、通信における安全性及び信頼性を向上させるために
暗号鍵を更新する頻度をあげると、ソフトウェアの処理
負担は更に増大するという問題があった。

【０００９】この発明は、通信システムの暗号化情報の
更新方法を簡易にすることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係る親局は、
鍵に関する情報を鍵通知信号として子局から受信し、暗
号処理の手順を示す暗号化アルゴリズムに関する情報を
アルゴリズム通知信号として子局から受信する親局受信
部と、上記親局受信部によって受信されたアルゴリズム
通知信号中の暗号化アルゴリズムに関する情報に基づい
てデータを暗号化する手順を決定し、決定した手順と上
記親局受信部によって受信された鍵通知信号中の鍵に関
する情報とに基づいて子局へ送信するデータの少なくと
も一部を暗号化する暗号化部とを備えることを特徴とす
る。

【００１１】この発明に係る子局は、データの暗号処理
に使用する鍵を生成する鍵生成部と、上記鍵生成部が生
成した鍵に関する情報を鍵通知信号として所定のタイミ
ングに親局に送信する子局送信部と、親局から送信され
たデータを受信する子局受信部と、上記子局送信部によ
って所定のタイミングに送信された鍵通知信号に連動し
て鍵を更新することを許可する通知を親局に送ることな
く上記鍵生成部によって生成された鍵に基づいて上記子
局受信部が受信したデータの少なくとも一部を復号する
復号部とを備えることを特徴とする。

【００１２】上記鍵生成部は、データの暗号処理に使用
する鍵を複数生成し、上記子局送信部は、上記鍵生成部
によって生成された複数の鍵に関する情報を鍵通知信号
として所定のタイミングに親局に送信し、上記復号部
は、上記鍵生成部によって生成された複数の鍵の少なく
とも２以上の鍵に基づいて上記子局受信部によって受信
されたデータの少なくとも一部を各々復号することを特
徴とする。

【００１３】上記子局送信部は、上記鍵生成部によって
生成された複数の鍵に関する情報を複数の鍵通知信号と
して所定のタイミングに親局に送信し、上記復号部は、
上記子局送信部によって所定のタイミングに送信された
複数の鍵通知信号の各鍵通知信号に連動して復号に使用
する複数の鍵の少なくとも一以上の鍵を削除し、削除後
の鍵と送信された複数の鍵通知信号の各鍵通知信号中の
鍵とに基づいて上記子局受信部が受信したデータの少な
くとも一部を各々復号することを特徴とする。

【００１４】上記復号部は、２以上の鍵の各鍵に基づい
て各々復号された複数のデータの各データから各データ
の正当性を示すデータチェック値を抽出するとともに上
記各々復号された複数のデータの各データに基づいて計
算により各データの正当性を示す算出データチェック値
を算出し、抽出したデータチェック値と算出した算出デ
ータチェック値とを比較し、比較したデータチェック値
と算出データチェック値が不一致の場合にはデータチェ
ック値の抽出元である復号されたデータを廃棄すること
を上記各々復号された複数のデータの各データについて
各々行うことを特徴とする。

【００１５】上記子局は、さらに、複数存在することを
特徴とする。

【００１６】上記鍵生成部は、暗号処理の手順を示す暗
号化アルゴリズムに関する情報を生成し、上記子局送信
部は、上記鍵生成部によって生成された暗号化アルゴリ
ズムに関する情報をアルゴリズム通知信号として所定の
タイミングに親局に送信し、上記復号部は、上記子局送
信部によって親局に送信されたアルゴリズム通知信号中
の暗号化アルゴリズムに関する情報に基づいて復号する
手順を決定し、決定した手順と上記鍵生成部によって生
成された鍵とに基づいて上記子局受信部が受信したデー
タの少なくとも一部を復号することを特徴とする。

【００１７】この発明に係る暗号化システムは、鍵に関
する情報を鍵通知信号として子局から受信し、暗号処理
の手順を示す暗号化アルゴリズムに関する情報をアルゴ
リズム通知信号として子局から受信する親局受信部と、
上記親局受信部によって受信されたアルゴリズム通知信
号中の暗号化アルゴリズムに関する情報に基づいてデー
タを暗号化する手順を決定し、決定した手順と上記親局
受信部によって受信された鍵通知信号中の鍵に関する情
報とに基づいて子局へ送信するデータの少なくとも一部
を暗号化する暗号化部とを備えた親局と、データの暗号
処理に使用する鍵を生成する鍵生成部と、上記鍵生成部
が生成した鍵に関する情報を鍵通知信号として所定のタ
イミングに親局に送信する子局送信部と、親局から送信
されたデータを受信する子局受信部と、上記子局送信部
によって所定のタイミングに送信された鍵通知信号に連
動して鍵を更新することを許可する通知を親局に送るこ
となく上記鍵生成部によって生成された鍵に基づいて上
記子局受信部が受信したデータの少なくとも一部を復号
する復号部とを備えた子局とを備えることを特徴とす
る。

【００１８】この発明に係る暗号化方法は、鍵に関する
情報を鍵通知信号として子局から受信し、暗号処理の手
順を示す暗号化アルゴリズムに関する情報をアルゴリズ
ム通知信号として子局から受信し、上記受信されたアル
ゴリズム通知信号中の暗号化アルゴリズムに関する情報
に基づいてデータを暗号化する手順を決定し、決定した
手順と上記受信された鍵通知信号中の鍵に関する情報と
に基づいて子局へ送信するデータの少なくとも一部を暗
号化することを特徴とする。

【００１９】この発明に係る暗号化プログラムは、鍵に
関する情報を鍵通知信号として子局から受信し、暗号処
理の手順を示す暗号化アルゴリズムに関する情報をアル
ゴリズム通知信号として子局から受信する処理、上記受
信されたアルゴリズム通知信号中の暗号化アルゴリズム
に関する情報に基づいてデータを暗号化する手順を決定
し、決定した手順と上記受信された鍵通知信号中の鍵に
関する情報とに基づいて子局へ送信するデータの少なく
とも一部を暗号化する処理とをコンピュータに実行させ
ることを特徴とする。

【００２０】この発明に係る復号方法は、データの暗号
処理に使用する鍵を生成し、上記生成した鍵に関する情
報を鍵通知信号として所定のタイミングに親局に送信
し、親局から送信されたデータを受信し、上記所定のタ
イミングに送信された鍵通知信号に連動して、鍵を更新
することを許可する通知を親局に送ることなく上記生成
された鍵に基づいて上記受信したデータの少なくとも一
部を復号することを特徴とする。

【００２１】この発明に係る復号プログラムは、データ
の暗号処理に使用する鍵を生成する処理、上記生成した
鍵に関する情報を鍵通知信号として所定のタイミングに
親局に送信する処理、親局から送信されたデータを受信
する処理、上記所定のタイミングに送信された鍵通知信
号に連動して、鍵を更新することを許可する通知を親局
に送ることなく上記生成された鍵に基づいて上記受信し
たデータの少なくとも一部を復号する処理とをコンピュ
ータに実行させることを特徴とする。

【００２２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．実施の形態１にお
けるＥＰＯＮ（ＥｔｈｅｒｎｅｔＰａｓｓｉｖｅＯ
ｐｔｉｃａｌＮｅｔｗｏｒｋ）システムの暗号鍵更新
方法について説明する。図１は、ＥＰＯＮシステムの概
略を示す図である。ＡＰＯＮシステムと同様に、ＯＬＴ
１００とＯＮＵ５００は、光ファイバ１０で接続され、
スターカプラ１１によってそれぞれのＯＮＵ５００に分
岐している。また、各ＯＮＵ５００は、それぞれ複数の
端末６００に接続されている。ＯＬＴ１００は、外部と
ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔｐｒｏｔｏｃｏｌ）網１２に
よって連結されている。図示していないが、ＯＮＵ
（１）５００ａと同様に、ＯＮＵ（２）５００ｂ〜ＯＮ
Ｕ（ｎ）５００ｎもそれぞれ複数の端末６００と接続さ
れている。ＥＰＯＮシステムにおいても光の指向性によ
って、上り通信ではデータを暗号化する必要はない。一
方、下り通信では、放送型の通信であるため、通信デー
タを暗号化する必要がある。

【００２３】次に、パケットの伝送状態について説明す
る。図２は、上り通信に使われるパケットの伝送状態を
示している。２０は、ＯＮＵ（１）５００ａからＯＬＴ
１００に向けて伝送されるパケット１を示す。２１と２
３は、ＯＮＵ（ｎ）５００ｎから送信されるパケットｎ
を示す。２２は、ＯＮＵ（２）５００ｂから送られるパ
ケット２を示す。各パケットは可変であり、ＦＣＳ（Ｆ
ｒａｍｅＣｈｅｃｋＳｅｑｕｅｎｃｅ）の情報を持
っている。ＦＣＳは、各パケットに含まれる通信データ
が正しいかを調べるためのチェック領域である。また、
各パケットは、プリアンブル及びデリミタを含んでい
る。また、パケット間は、パケットの衝突を防ぐため
に、オーバヘッド９７０を設けている。図３は、下り通
信に用いられるパケットの伝送状態を表している。３
１、３５は、制御パケットである。３２は、ＯＬＴ１０
０からＯＮＵ（ｎ）５００ｎへ伝送されるパケットｎで
ある。３３は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ（２）５００ｂ
へ伝送されるパケット２である。３４は、ＯＬＴ１００
からＯＮＵ（１）５００ａ伝送されるパケット１であ
る。各パケットは、可変長であるため、パケットの先頭
は、プリアンブルとデリミタで判断される。すなわち、
図６におけるプリアンブル５１によって、Ｅｔｈｅｒｎ
ｅｔ（「Ｅｔｈｅｒｎｅｔ」は登録商標です。以下、同
様）フレームの同期がとられ、デリミタ５２によって、
Ｅｔｈｅｒパケット５９の先頭が判断される。また、パ
ケット間には、オーバヘッド９７０が設けられている。

【００２４】次に各パケットを暗号化する暗号鍵の更新
方法について説明する。図４は、暗号鍵の更新方法を示
す図である。最初に、ＯＬＴ１００は、旧暗号鍵で暗号
化し、ＯＮＵ５００は、旧暗号鍵で復号している状態に
ある（Ｓ４１、Ｓ４２）。ＯＬＴ１００と接続された複
数のＯＮＵ５００の各ＯＮＵ５００（ＯＮＵ５００ａ〜
ＯＮＵ５００ｎ）は、一定のタイミングで新暗号鍵をＯ
ＬＴ１００に通知する（Ｓ４７）。この通知の回数は、
任意の回数を定めることができる。ＯＬＴ１００は、Ｏ
ＮＵ５００からの新暗号鍵の通知を受け、新暗号鍵で暗
号化を始める（Ｓ４３）。図では、通知後直ちに新暗号
鍵で暗号化を開始しているが、所定のタイミングで暗号
化を開始してもよい。また、ＯＮＵ５００は、新暗号鍵
の通知と同時に、旧暗号鍵と新暗号鍵を混在させて、両
方の鍵でデータをそれぞれ復号する（Ｓ４４）。図で
は、新暗号鍵の通知と同時に旧暗号鍵と新暗号鍵を混在
させて復号を開始しているが、所定のタイミングで旧暗
号鍵と新暗号鍵を混在した復号を開始してもよい。ＯＮ
Ｕ５００は、更に、所定のタイミングで新新暗号鍵をＯ
ＬＴ１００に通知する（Ｓ４８）。この通知のタイミン
グは、前回の通知に対し、ＯＬＴ１００の処理が可能な
時間以上を経過した後、又は、前回通知した暗号鍵にて
暗号化されたパケットをＯＮＵ５００が受信した後であ
ればいつでもよい。例えば、単に１秒周期毎に新鍵を通
知するようにしてもよい。また、鍵通知の損失に備えて
同じ暗号鍵を複数回通知してもよい。ＯＮＵ５００は、
新新暗号鍵を通知した時点で、旧暗号鍵を削除して新新
暗号鍵を追加する（Ｓ４９）。即ち、２つ前の旧暗号鍵
を新新暗号鍵に更新する。そして、ＯＮＵ５００は、更
新後、新暗号鍵と新新暗号鍵の２つで下りデータを復号
する（Ｓ４６）。ＯＬＴ１００は、新新暗号鍵の通知を
受信したら、該当するＯＮＵ５００の暗号鍵を通知され
た暗号鍵に更新して暗号化する（Ｓ４５）。なお、本実
施の形態の場合、暗号化及び復号のアルゴリズムは任意
に設定可能である。

【００２５】次に、ＯＬＴ１００とＯＮＵ５００の内部
構造について説明する。図５は、ＯＬＴ１００とＯＮＵ
５００の内部構造及び各動作を示す図である。まず、Ｏ
ＬＴ１００の内部構造について説明する。１３０は、下
りの送信データを生成する下り送信データ生成部であ
る。１２０は、下り送信データを暗号化する暗号化部で
ある。１１０は、下り送信データを多重化し、ＯＮＵ５
００に送信するＯＬＴ送信部である。１４０は、暗号化
に使用される鍵を取得する鍵取得部である。１６０は、
上り送信データを受信し、上り送信データの多重化を分
離するＯＬＴ受信部である。

【００２６】次に、ＯＮＵ５００の内部構造について説
明する。５３０は、上り送信データを生成する上り送信
データ生成部である。５１０は、上り送信データを多重
化し、ＯＬＴ１００へ送信するＯＮＵ送信部である。５
４０は、暗号処理に用いられる鍵を生成する鍵生成部で
ある。５６０は、下り送信データを受信し、下り送信デ
ータの多重化を分離するＯＮＵ受信部である。５５０
は、受信した下り送信データを復号する復号部である。
本実施の形態における鍵更新シーケンスでは、復号部５
５０は、通常、復号するための鍵を複数持っており、各
鍵によって受信データをそれぞれ並列または順々に復号
する。復号されたデータは、選択部５５１へ送られる。
復号部５５０の具体的動作については後述する。

【００２７】次に、ＯＬＴ１００の動作について説明す
る。上りのパケットは、多重化されて光ファイバ１０に
よってＯＬＴ１００へ伝送される。ＯＬＴ受信部１６０
は、多重化された上りパケットを受信する。鍵取得部１
４０は、ＯＬＴ受信部１６０によって受信されたパケッ
ト情報中に、暗号鍵を更新する情報が含まれているか否
か常にチェックしている。暗号鍵を更新する情報が含ま
れている場合、鍵取得部１４０は、暗号鍵の情報を取得
し、どのＯＮＵ５００に対して用いられる暗号鍵である
かに対応させて取得した暗号鍵情報を更新する。下り送
信データ生成部１３０は、ＯＬＴ１００からＯＮＵ５０
０へ伝送する下り送信データを生成する。下り送信デー
タ生成部１３０が生成する下り送信データ中には、送信
先のＯＮＵ５００に関する情報が含まれている。鍵取得
部１４０は、下り送信データ生成部１３０が生成した下
り送信データ中の送信先であるＯＮＵ５００に関する情
報を下り送信データ生成部１３０から取得し、送信先Ｏ
ＮＵ５００に対応する暗号鍵を選択し、暗号化部１２０
に送る。暗号化部１２０では、暗号化のための暗号鍵が
各々のＯＮＵ５００に対し、ダブルブッキング（二重発
生）していないかチェックする。ダブルブッキングして
いない場合には、暗号化部１２０は、鍵取得部１４０か
ら送られた暗号鍵を用いて下り送信データ生成部１３０
から送られた下り送信データを暗号化する。ＯＬＴ送信
部１１０は、暗号化部１２０によって暗号化された下り
送信データを多重化し、光ファイバ１０へ送出する。

【００２８】次に、下り送信データ生成部１３０が生成
する下り送信データについて具体的に説明する。図６
は、下り送信データを格納するフレームのフォーマット
を示す図である。５０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームを
示す。Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム５０には、プリアンブ
ル５１とデリミタ５２と送信先アドレス５３と送信元ア
ドレス５４とタイプ／長さ５５とデータ５６とＦＣＳ５
７の情報が含まれる。Ｅｔｈｅｒパケット５９は、送信
先アドレス５３と送信元アドレス５４とタイプ／長さ５
５とデータ５６とＦＣＳ５７の情報を持つ領域をいう。
このＥｔｈｅｒパケット５９の領域が暗号化の対象とな
る領域である。送信先アドレス５３は、下り送信データ
の送信先であるＯＮＵ５００のアドレス情報又はＯＮＵ
５００に接続される端末６００のアドレス情報を持つ。
送信元アドレス５４は、下り送信データの送信元である
ＯＬＴ１００のアドレス情報又はＯＬＴ１００に接続さ
れるＩＰ網１２のアドレス情報を持つ。タイプ／長さ５
５は、データ５６のデータの長さについての情報を持
つ。５６は、送信データの内容を持つ。ＦＣＳ５７は、
Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム中のデータの正当性を示すフ
レームチェックシーケンスである。従って、Ｅｔｈｅｒ
ｎｅｔフレーム毎にこのＦＣＳ５７を用いてデータの正
当性をチェックすることで、暗号鍵の正当性を判断する
ことが可能である。Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム５０とＥ
ｔｈｅｒｎｅｔフレーム５０の間には０バイト以上のア
イドル信号を挿入してもよい。

【００２９】次に、暗号化部１２０が行う暗号化処理に
ついて説明する。前述のように、暗号化の対象となる領
域は、Ｅｔｈｅｒパケット５９の領域である。即ち、Ｅ
ｔｈｅｒｎｅｔフレーム５０中、プリアンブル５１とデ
リミタ５２は、暗号化の対象とならない。また、Ｅｔｈ
ｅｒパケット５９中の情報の一部は暗号化しなければな
らないが、Ｅｔｈｅｒパケット５９の全てを暗号化しな
くてもよい。但し、暗号化対象領域であるＥｔｈｅｒパ
ケット５９の全てを暗号化する方が通信の秘匿性は向上
する。暗号化部１２０が行う暗号化は、Ｅｔｈｅｒパケ
ット５９単位で完結する方法をとってもよい。しかし、
Ｅｔｈｅｒパケット５９単位で暗号化を完結せず、次の
Ｅｔｈｅｒパケット５９も前のＥｔｈｅｒパケット５９
と同一の暗号鍵で暗号化することも可能である。また、
Ｅｔｈｅｒパケット５９の途中で暗号鍵を更新してもよ
い。その場合には、Ｅｔｈｅｒパケット５９のどの地点
から暗号鍵を更新したかの情報をＯＮＵ５００に知らせ
る必要がある。

【００３０】次に、図５に示すＯＮＵ５００の内部動作
について説明する。上り送信データ生成部５３０は、Ｏ
ＬＴ１００へ伝送する上り送信データを生成し、ＯＮＵ
送信部５１０へ送る。鍵生成部５４０は、ＯＬＴ１００
の暗号化部１２０によって用いられる暗号鍵を生成し、
ＯＮＵ送信部５１０に送る。鍵生成部５４０が生成する
暗号鍵は、ｎ個のＯＮＵ５００の各々において異なる値
を持つ必要がある。図１に示す端末（Ａ）６００ａ、端
末（Ｂ）６００ｂ、端末（Ｎ）６００ｎが持つそれぞれ
の送信元アドレス（ＭＡＣアドレス）は、それぞれに固
有のアドレスである。従って、ＯＬＴ１００とスター型
に接続された全ての端末６００は、それぞれ固有なアド
レスを持つ。従って、この送信元アドレスであるＭＡＣ
アドレスを鍵生成部５４０が生成する暗号鍵とすること
ができる。その他、それぞれのＯＮＵ５００に対して異
なるユニークな暗号鍵をランダムに生成することも考え
られる。ＯＮＵ送信部５１０は、上り送信データ生成部
５３０によって送信された上り送信データを多重してＯ
ＬＴ１００に向けて送出する。鍵生成部５４０が生成し
た鍵は、前述のようにＯＬＴ１００の鍵取得部１４０に
よって取得され、暗号化部１２０の暗号化に用いる暗号
鍵として使用される。ＯＮＵ受信部５６０は、ＯＬＴ１
００によって送信された下り送信データを受信する。Ｏ
ＮＵ受信部５６０は、受信した下り送信データの多重を
分離し、各受信データを復号部５５０へ送る。復号部５
５０は、鍵生成部５４０が生成した暗号鍵を用いて受信
データを復号する。

【００３１】復号部５５０によるデータの復号方法につ
いて説明する。本実施の形態では、図４に示すような暗
号鍵の更新シーケンスを取る。この更新シーケンスで
は、ＯＮＵ５００は、暗号鍵更新直前の暗号鍵と更新直
後の暗号鍵の２つの鍵を用いて受信データを復号する。
例えば、更新直前の暗号鍵をＡとし、更新直後の暗号鍵
をＢとすると、復号部（Ａ）５５０ａは、鍵生成部５４
０から鍵Ａを取得してＯＮＵ受信部５６０が受信したデ
ータを復号する。復号部（Ｂ）５５０ｂも同様に、鍵生
成部５４０から鍵Ｂを取得し、ＯＮＵ受信部５６０によ
って受信された受信データを復号する。

【００３２】復号部５５０の復号の手順について具体的
に説明する。図７は、復号部５５０の復号の手順を示す
フローチャートである。まず、復号部５５０は、鍵生成
部５４０が生成した暗号鍵でＯＮＵ受信部５６０によっ
て受信された受信データを復号する（Ｓ７０）。具体的
には、プリアンブル５１、デリミタ５２の固定パターン
を見つけ、Ｅｔｈｅｒパケット５９の先頭を見つける。
次に、鍵生成部５４０が所有する新旧の暗号鍵にて同
時、又は、順番に受信したＥｔｈｅｒパケット５９を復
号する。即ち、送信先アドレス５３、送信元アドレス５
４、タイプ／長さ５５、データ５６、ＦＣＳ５７のう
ち、暗号化された部分について復号処理を行う。復号後
のタイプ／長さ５５が４６から１５００バイトでない場
合には、即座に受信データを廃棄する。次に、復号した
データからＦＣＳを取り出す（Ｓ７１）。以下、取り出
したＦＣＳを受信ＦＣＳと呼ぶ。復号部５５０は、タイ
プ／長さ５５を取り込むことによって、データ５６のデ
ータ長を知ることができる。よって、復号部５５０は、
タイプ／長さ５５からＦＣＳ５７の位置を確定し、受信
ＦＣＳを取り出すことができる。復号部５５０は、復号
したデータからＥｔｈｅｒパケット５９のＦＣＳを計算
する（Ｓ７２）。以下、計算したＦＣＳを算出ＦＣＳと
呼ぶ。この計算は、前述した受信ＦＣＳの取り出しと同
時に行ってもよい。次に、復号部５５０は、受信ＦＣＳ
と算出ＦＣＳを比較する（Ｓ７３）。比較した結果、受
信ＦＣＳと算出ＦＣＳが同一である場合には、そのＯＮ
Ｕ５００自身宛のパケットと判断し、受信データを取り
込む（Ｓ７４）。一方、受信ＦＣＳと算出ＦＣＳが同一
でない場合には、データの正当性がないとして受信デー
タを廃棄する。なお、図５に示すように、復号部（Ａ）
５５０ａと復号部（Ｂ）５５０ｂが受信データをそれぞ
れの鍵で復号する場合には、図７で示すＳ７０〜Ｓ７３
の処理は、復号部５５０の復号部（Ａ）５５０ａと復号
部（Ｂ）５５０ｂにおいて、それぞれ行われる。また、
復号部（Ａ）５５０ａ、復号部（Ｂ）５５０ｂでそれぞ
れ行われた比較結果に基づき、受信ＦＣＳと算出ＦＣＳ
が一致した方の復号されたデータを正当な受信データと
して選択するというＳ７４、Ｓ７５の処理は、復号部５
５０の選択部５５１において行われる。

【００３３】このように、Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレームで
は、Ｅｔｈｅｒパケット５９のＦＣＳ５７を用いて、復
号に用いられる暗号鍵の正当性をＥｔｈｅｒｎｅｔフレ
ーム５０毎にチェックすることが可能である。従って、
本実施の形態では、暗号化部１２０によってパケット中
の暗号化領域の少なくとも一部が暗号化されて、ＯＮＵ
５００に送信され、ＯＮＵ５００の復号部５５０は、２
以上の鍵の各鍵に基づいて各々復号された複数のデータ
の各データから各データの正当性を示すデータチェック
値（受信ＦＣＳ）を抽出するとともに上記各々復号され
た複数のデータの各データに基づいて計算により各デー
タの正当性を示す算出データチェック値（算出ＦＣＳ）
を算出し、抽出したデータチェック値と算出した算出デ
ータチェック値とを比較し、比較したデータチェック値
と算出データチェック値が不一致の場合にはデータチェ
ック値の抽出元である復号されたデータを廃棄する。し
かし、比較したデータチェック値と算出データチェック
値が一致する場合には、復号に用いられた暗号鍵の正当
性が証明されるため、復号の対象となったＥｔｈｅｒｎ
ｅｔフレーム５０を採用するという暗号方式を取る。そ
のため、特に、ＯＬＴ１００が、旧暗号鍵から新暗号鍵
に暗号鍵を変更するタイミングをＯＮＵ５００に通知す
る必要がなくなる。即ち、図４に示すように、暗号鍵を
更新するためのシーケンスが簡略化されるため、ソフト
ウェアの処理が少なくなる。

【００３４】このように、ＡＰＯＮにおける暗号鍵更新
シーケンスは複雑であったが、本方式による暗号鍵の更
新方法によれば、暗号鍵の更新シーケンスが簡単にな
り、基本的に新しい鍵の通知をＯＮＵ５００が行うのみ
でよいため、従来の更新処理よりも処理を軽くすること
ができる。このように装置に対する負担が軽くなるた
め、従来よりも鍵の更新頻度を高めることもでき、デー
タ通信の安全性及び信頼性を向上させることが可能とな
る。また、本実施の形態では、従来から存在するＥｔｈ
ｅｒｎｅｔフレーム中のＦＣＳを利用して暗号鍵の正当
性をチェックすることが可能である。また、ＡＰＯＮシ
ステムでは、ＯＮＵ５００側が自分自身宛のＡＴＭセル
に対応した複数のＶＰＩ／ＶＣＩテーブルを持つことが
必要である。ＯＮＵ５００は、複数のＶＰＩ／ＶＣＩテ
ーブルを検索することにより、自分宛のＡＴＭセルであ
るか否かを認識しなければならないためである。しか
し、本実施の形態による暗号鍵の更新方式では、新旧の
暗号鍵を複数用いて受信データを復号し、受信ＦＣＳと
算出ＦＣＳとの比較を行うだけでよい。従って、複数Ｖ
ＰＩ／ＶＣＩテーブルをＯＮＵ５００側で検索する処理
が不要である。また、複数のＶＰＩ／ＶＣＩテーブルを
どこかに記憶する必要もない。

【００３５】実施の形態２．本実施の形態における暗号
鍵の更新方法について説明する。図８は、本実施の形態
の暗号鍵を更新するシーケンスを示した図である。本実
施の形態では、ＯＮＵ５００は、最初に２つ以上の暗号
鍵をＯＬＴ１００側に通知する。図８では、暗号鍵Ａ、
Ｂ、Ｃを通知する（Ｓ８０）。３つの暗号鍵の通知を受
けたＯＬＴ１００は、直ちにまたは一定のタイミングで
暗号鍵Ａ、Ｂ、Ｃのうちから、１つの暗号鍵をランダム
に選択して送信データを暗号化し、ＯＮＵ５００へ送信
する（Ｓ８１）。この１の暗号鍵のランダムな選択は、
一定のタイミングで更新されてもよい。ＯＮＵ５００で
は、暗号鍵Ａ、Ｂ、Ｃを通知後、直ちにまたは一定のタ
イミングで暗号鍵Ａ、Ｂ、Ｃでそれぞれ受信データを復
号する（Ｓ８２）。たとえば、復号部５５０の復号部が
復号部（Ａ）５５０ａ、復号部（Ｂ）５５０ｂに加えて
復号部（Ｃ）を有し、それぞれの復号部において同時に
又は順番に復号が行われることが想定される。前述の実
施の形態と同様に、受信ＦＣＳと算出ＦＣＳが一致した
Ｅｔｈｅｒパケット５９を自分宛のデータとして取り込
む。Ｅｔｈｅｒパケット５９の暗号化フォーマットは、
実施の形態１で示した図６と同様である。

【００３６】このように、本実施の形態では、ＯＮＵ５
００にて暗号鍵を最初に複数１００へ通知する。ＯＬＴ
１００は、通知された複数の暗号鍵から１の鍵をランダ
ムに選択し、選択した暗号鍵を用いて下り送信データを
暗号化し、暗号化したフレームをＯＮＵ５００へ送る。
ＯＮＵ５００は、最初にＯＬＴ１００へ通知した複数の
暗号鍵をそれぞれ用いて受信データを復号し、ＦＣＳ５
７が一致したフレームのデータを採用するという方式で
ある。このように、暗号鍵の更新シーケンスを更に簡略
することにより、ソフトウェアの処理の負担を更に軽減
することができる。また、ＯＬＴ１００では、複数の暗
号鍵から１の暗号鍵をランダムに選択することにより、
前述した実施の形態より更に暗号化されたデータの解読
が困難となるため、データの盗聴を防ぎ、通信の信頼性
を高めることが可能となる。

【００３７】実施の形態３．実施の形態３では、ＯＮＵ
５００が暗号鍵を１つずつ更新する方法である。図９
は、本実施の形態の暗号鍵を更新する方法を示す図であ
る。暗号鍵は、実施の形態２と同様に、ＯＮＵ５００に
てランダムに生成され、上りパケットにてＯＬＴ１００
に送信する。図９に示すように、例えば、まず、ＯＮＵ
５００がＯＬＴ１００に暗号鍵Ａを通知し（Ｓ９０
０）、次に、暗号鍵Ｂを通知し（Ｓ９０１）、次に、暗
号鍵Ｃを通知する（Ｓ９０２）。図９では、暗号鍵Ａ、
暗号鍵Ｂ、暗号鍵Ｃを別々にＯＮＵ５００がＯＬＴ１０
０に通知しているが、これらの鍵を同時に通知してもよ
い。即ち、暗号鍵の１つずつ通知してもよく、２以上の
暗号鍵を同時に通知してもよい。図９のように、暗号鍵
を１つずつ更新するシーケンスでは、ＯＮＵ５００は、
暗号鍵Ａを通知する処理に連動して、暗号鍵ＡでＯＬＴ
１００からの受信データを復号する（Ｓ９０６）。ＯＬ
Ｔ１００は、ＯＮＵ５００からの暗号鍵Ａの通知を受
け、暗号鍵ＡでＯＮＵ５００に送信する送信データを暗
号化する（Ｓ９０７）。同様にして、暗号鍵Ｂの通知に
連動してＯＮＵ５００は、暗号鍵Ａと暗号鍵Ｂの両方で
受信データを復号する（Ｓ９０８）。ＯＬＴ１００で
は、暗号鍵Ｂの通知を受け、暗号鍵Ａと暗号鍵Ｂから１
の暗号鍵をランダムに選択してＯＮＵ５００への送信デ
ータを暗号化する（Ｓ９０９）。同様にして、ＯＮＵ５
００は、暗号鍵Ｃの通知に連動して、暗号鍵Ａ、暗号鍵
Ｂ及び暗号鍵Ｃの３つの鍵を用いて受信データを復号す
る。ＯＬＴ１００は、暗号鍵Ｃの通知を受け、暗号鍵
Ａ、暗号鍵Ｂ及び暗号鍵Ｃの中から、ランダムに１つの
鍵を選択して、ＯＮＵ５００への送信データを暗号化す
る（Ｓ９１１）。さらに、ＯＮＵ５００は、暗号鍵Ｃの
通知後、一定のタイミングで暗号鍵Ｄを通知する（Ｓ９
０３）。この通知と同時に、ＯＮＵ５００は、暗号鍵Ａ
を削除し、暗号鍵Ｄを追加する（Ｓ９１２）。そして、
暗号鍵Ｂと暗号鍵Ｃと追加された暗号鍵Ｄをそれぞれ暗
号鍵としてＯＬＴ１００からの受信データを復号する
（Ｓ９１３）。一方、ＯＬＴ１００は、暗号鍵Ｂの通知
を受け、暗号鍵Ｂと暗号鍵Ｃと暗号鍵Ｄからランダムに
選択したいずれかの暗号鍵でＯＮＵ５００への送信デー
タを暗号化する（Ｓ９１４）。同様にして、ＯＮＵ５０
０は、暗号鍵Ｂの通知後、一定のタイミングで暗号鍵Ｅ
を通知する（Ｓ９０４）。ＯＮＵ５００は、この鍵通知
に連動して暗号鍵Ｂを削除し、暗号鍵Ｅを追加し（Ｓ９
１５）、暗号鍵Ｃと暗号鍵Ｄと追加された暗号鍵Ｅをそ
れぞれ用いて、ＯＬＴ１００から受信した受信データを
それぞれ復号する（Ｓ９１６）。一方、ＯＬＴ１００
は、ＯＮＵ５００からの暗号鍵Ｅの通知を受け、暗号鍵
Ｃと暗号鍵Ｄと暗号鍵Ｅの中から、ランダムに１の暗号
鍵を選択して、ＯＮＵ５００への送信データを暗号化す
る（Ｓ９１７）。ＯＮＵ５００で複数の暗号鍵でそれぞ
れ復号された受信データについては、他の実施の形態と
同様に、受信ＦＣＳと算出ＦＣＳを比較し、同一値をと
るＥｔｈｅｒパケットを自分宛のデータと判断して取り
込む。

【００３８】このように、実施の形態３では、複数の暗
号鍵の更新・管理方法について説明した。例えば、３つ
の暗号鍵を用いて、暗号鍵の更新方法を実行する場合、
ＯＮＵ５００は、１秒に１回の割合で新暗号鍵をＯＬＴ
１００に通知していた仮定する。この例の場合には、本
実施の形態の管理方法は、最も古い暗号鍵を新暗号鍵と
差し替え、常にＯＬＴ１００とＯＮＵ５００とは、３つ
の暗号鍵を用いて暗号処理を行うという形を取る。な
お、ＯＬＴ１００とＯＮＵ５００が暗号処理に用いる暗
号鍵の数は３つに限ることはなく、ＯＬＴ１００とＯＮ
Ｕ５００で任意の数を選択し、暗号鍵更新処理を行うこ
とが可能である。

【００３９】本実施の形態では、ＯＬＴ１００は、旧暗
号鍵から新暗号鍵に変わるタイミングをＯＮＵ５００に
通知する必要がない。そのため、暗号鍵を更新する方法
が簡略化されるので、ソフトウェアの処理が少なくなる
という効果が得られる。また、実施の形態２よりも暗号
鍵の更新頻度が高いため、秘匿性が増すという効果が得
られる。また、本実施の形態では、ＯＬＴ１００が３つ
の暗号鍵からランダムに１つの鍵を選択して暗号化す
る。しかし、１つの暗号鍵通知後、次の暗号鍵の通知ま
での間に３つの鍵からランダムに選択する選択回数を複
数回設けることも可能である。この場合には、より暗号
化の秘匿性が増し、通信における信頼性及び安全性が更
に向上する。

【００４０】実施の形態４．本実施の形態では、上述し
た他の実施の形態で示した暗号鍵の更新方法に、暗号の
アルゴリズムの通知を混在させる方法について説明す
る。図１０は、暗号鍵と暗号化アルゴリズム情報の通知
を通じて暗号化の処理を行う動作を示している。図８で
示す暗号鍵の更新方法と同様に、ＯＮＵ５００は、暗号
鍵Ａ、暗号鍵Ｂ、暗号鍵ＣをＯＬＴ１００に通知する
（Ｓ８０）。この通知と同時に、ＯＮＵ５００は、今ま
で用いていた暗号化アルゴリズム（旧暗号化アルゴリズ
ム）を使用して、暗号鍵Ａと暗号鍵Ｂと暗号鍵Ｃでそれ
ぞれ受信データを復号する（Ｓ８３）。ＯＬＴ１００
は、ＯＮＵ５００からの鍵の通知（Ｓ８０）を受け、旧
暗号化アルゴリズムを使用して暗号鍵Ａと暗号鍵Ｂと暗
号鍵Ｃとからランダムに選択された１の鍵でＯＮＵ５０
０へ送る送信データを暗号化する（Ｓ８４）。ＯＮＵ５
００は、所定のタイミングに新暗号化アルゴリズムに関
する情報をＯＬＴ１００に通知する（Ｓ８１）。ＯＮＵ
５００は、新暗号化アルゴリズム通知後、新暗号化アル
ゴリズムを使用して、暗号鍵Ａと暗号鍵Ｂと暗号鍵Ｃで
それぞれ受信データを復号する（Ｓ８５）。ＯＬＴ１０
０は、ＯＮＵ５００からの新暗号化アルゴリズムの通知
を受け、新暗号化アルゴリズムを使用して、暗号鍵Ａと
暗号鍵Ｂと暗号鍵Ｃとからランダムに選択された１の鍵
でＯＮＵ５００へ送信する送信データを暗号化する（Ｓ
８６）。なお、暗号化アルゴリズムは、ＯＮＵ５００が
複数の暗号化アルゴリズムが記憶された記憶領域から選
択し、暗号化アルゴリズム自体をＯＬＴ１００へ通知し
てもよい。ただし、暗号化アルゴリズム自体の伝送量が
多い場合には他のデータの通信に支障が出る。よって、
ＯＮＵ５００は、ＣＢＣモード（ＣＩＰＨＥＲＢＬＯ
ＣＫＣＨＡＩＮＩＮＧＭＯＤＥ）モード、ＯＦＢモ
ード（ＯＵＴＰＵＴＦＥＥＤＢＡＣＫＭＯＤＥ）、
ＣＦＢモード（ＣＩＰＨＥＲＦＥＥＤＢＡＣＫＭＯ
ＤＥ）等、暗号化アルゴリズムに関する情報のみを通知
し、通知を受けたＯＬＴ１００は、複数の暗号化アルゴ
リズムが記憶された記憶領域から該当する暗号化アルゴ
リズムを選択し、選択された暗号化アルゴリズムを用い
てデータを暗号化するという方法を用いてもよい。

【００４１】このように、本実施の形態では、ＯＮＵ５
００が暗号鍵の更新と暗号化アルゴリズムの更新を混在
させて通知する。従って、暗号鍵のみの更新を通知する
場合よりも、データの暗号化処理が他人から解読されに
くく、信頼性の高いデータ通信が可能となる。

【００４２】以上に記載した「記憶する」という用語
は、記録媒体に保存することを意味する。また、以上の
実施の形態では、２または３の鍵で暗号処理を行ってい
たが、３以上複数の鍵で暗号処理を行うことも可能であ
る。また、暗号化部１２０では、複数の鍵からランダム
に鍵を選択していたが、ＦＩＦＯ（ＦｉｒｓｔＩｎ
ＦｉｒｓｔＯｕｔ）に鍵を選択してもよく、その他の
方法で選択してもよい。また、以上では、ＥＰＯＮシス
テムを例に挙げて実施の形態を説明した。しかし、一方
の方向の通信については暗号化の必要がなく、他の方向
の通信については暗号化する必要があるすべての通信シ
ステムについて、この暗号鍵及び暗号化アルゴリズムの
更新方法を適用することができる。

【００４３】すべての実施の形態では、各構成要素の各
動作はお互いに関連しており、各構成要素の動作は、上
記に示された動作の関連を考慮しながら、一連の動作と
して置き換えることができる。そして、このように置き
換えることにより、方法の発明の実施形態とすることが
できる。また、上記各構成要素の動作を、各構成要素の
処理と置き換えることにより、プログラムの実施の形態
とすることができ、これらの実施の形態は、すべてコン
ピュータで動作可能なプログラムにより構成することが
できる。

【００４４】

【発明の効果】この発明によれば、暗号鍵の更新シーケ
ンスを簡略化できる。

【００４５】また、この発明によれば、暗号鍵と暗号化
アルゴリズムの更新シーケンスによって、秘匿性を高め
ることができる。

【００４６】また、この発明によれば、受信ＦＣＳと算
出ＦＣＳとによって、データの正当性を判断することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＥＰＯＮシステムの概念図である。

【図２】上りパケットの状態図である。

【図３】下りパケットの状態図である。

【図４】ＯＬＴ１００とＯＮＵ５００の内部構成及び
動作を示す図である。

【図５】実施の形態１の暗号鍵更新方法を示す図であ
る。

【図６】下りのＥｔｈｅｒパケットの暗号化フォーマ
ットを示す図である。

【図７】復号部が行うＦＣＳチェックのフローチャー
ト図である。

【図８】実施の形態２の暗号鍵更新方法を示す図であ
る。

【図９】実施の形態３の暗号鍵更新方法を示す図であ
る。

【図１０】実施の形態４の暗号鍵更新方法を示す図で
ある。

【図１１】ＡＰＯＮシステムの概念図である。

【図１２】ＡＰＯＮシステムの上りセルの状態図であ
る。

【図１３】ＡＰＯＮシステムの下りセルの状態図であ
る。

【図１４】ＡＰＯＮシステムにおける暗号鍵の更新方
法を示す図である。

【図１５】ＡＰＯＮシステムの下りＡＴＭセルの暗号
化フォーマットを示す図である。

【符号の説明】

１０光ファイバ、１１スターカプラ、１２ＩＰ
網、２１，２３，３２パケットｎ、２２，３３パケッ
ト２、２０，３４パケット１、３１，３５制御パケッ
ト、５０Ｅｔｈｅｒｎｅｔフレーム、５１プリアン
ブル、５２デリミタ、５３送信先アドレス、５４送
信元アドレス、５５タイプ／長さ、５６データ、５
７ＦＣＳ、５８アイドル、５９Ｅｔｈｅｒパケッ
ト、１００ＯＬＴ、１１０ＯＬＴ送信部、１２０
暗号化部、１３０下り送信データ生成部、１４０鍵
取得部、１６０ＯＬＴ受信部、５００ＯＮＵ、５０
０ａＯＮＵ（１）、５００ｂＯＮＵ（２）、５００
ｎＯＮＵ（ｎ）、５１０ＯＮＵ送信部、５３０上
り送信データ生成部、５４０鍵生成部、５５０復号
部、５５０ａ復号部（Ａ）、５５０ｂ復号部
（Ｂ）、５５１選択部、５６０ＯＮＵ受信部、６０
０ａ端末（Ａ）、６００ｂ端末（Ｂ）、６００ｎ
端末（Ｎ）、９７２，９７５，９８２セルｎ、９７
４，９８３セル２，９７１，９７３，９８４，９８６
セル１、９８１，９８５，９８７ＰＬＯＡＭ、９９
１ａ，９９１ｂＡＴＭペイロード、９９２ａ，９９２
ｂＡＴＭヘッダ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鍵に関する情報を鍵通知信号として子局
から受信し、暗号処理の手順を示す暗号化アルゴリズム
に関する情報をアルゴリズム通知信号として子局から受
信する親局受信部と、上記親局受信部によって受信されたアルゴリズム通知信
号中の暗号化アルゴリズムに関する情報に基づいてデー
タを暗号化する手順を決定し、決定した手順と上記親局
受信部によって受信された鍵通知信号中の鍵に関する情
報とに基づいて子局へ送信するデータの少なくとも一部
を暗号化する暗号化部とを備えることを特徴とする親
局。
【請求項２】データの暗号処理に使用する鍵を生成す
る鍵生成部と、上記鍵生成部が生成した鍵に関する情報を鍵通知信号と
して所定のタイミングに親局に送信する子局送信部と、親局から送信されたデータを受信する子局受信部と、上記子局送信部によって所定のタイミングに送信された
鍵通知信号に連動して鍵を更新することを許可する通知
を親局に送ることなく上記鍵生成部によって生成された
鍵に基づいて上記子局受信部が受信したデータの少なく
とも一部を復号する復号部とを備えることを特徴とする
子局。
【請求項３】上記鍵生成部は、データの暗号処理に使
用する鍵を複数生成し、上記子局送信部は、上記鍵生成部によって生成された複
数の鍵に関する情報を鍵通知信号として所定のタイミン
グに親局に送信し、上記復号部は、上記鍵生成部によって生成された複数の
鍵の少なくとも２以上の鍵に基づいて上記子局受信部に
よって受信されたデータの少なくとも一部を各々復号す
ることを特徴とする請求項２に記載された子局。
【請求項４】上記子局送信部は、上記鍵生成部によっ
て生成された複数の鍵に関する情報を複数の鍵通知信号
として所定のタイミングに親局に送信し、上記復号部は、上記子局送信部によって所定のタイミン
グに送信された複数の鍵通知信号の各鍵通知信号に連動
して復号に使用する複数の鍵の少なくとも一以上の鍵を
削除し、削除後の鍵と送信された複数の鍵通知信号の各
鍵通知信号中の鍵とに基づいて上記子局受信部が受信し
たデータの少なくとも一部を各々復号することを特徴と
する請求項３に記載された子局。
【請求項５】上記復号部は、２以上の鍵の各鍵に基づ
いて各々復号された複数のデータの各データから各デー
タの正当性を示すデータチェック値を抽出するとともに
上記各々復号された複数のデータの各データに基づいて
計算により各データの正当性を示す算出データチェック
値を算出し、抽出したデータチェック値と算出した算出
データチェック値とを比較し、比較したデータチェック
値と算出データチェック値が不一致の場合にはデータチ
ェック値の抽出元である復号されたデータを廃棄するこ
とを上記各々復号された複数のデータの各データについ
て各々行うことを特徴とする請求項３に記載された子
局。
【請求項６】上記子局は、さらに、複数存在すること
を特徴とする請求項５に記載された子局。
【請求項７】上記鍵生成部は、暗号処理の手順を示す
暗号化アルゴリズムに関する情報を生成し、上記子局送信部は、上記鍵生成部によって生成された暗
号化アルゴリズムに関する情報をアルゴリズム通知信号
として所定のタイミングに親局に送信し、上記復号部は、上記子局送信部によって親局に送信され
たアルゴリズム通知信号中の暗号化アルゴリズムに関す
る情報に基づいて復号する手順を決定し、決定した手順
と上記鍵生成部によって生成された鍵とに基づいて上記
子局受信部が受信したデータの少なくとも一部を復号す
ることを特徴とする請求項２に記載された子局。
【請求項８】鍵に関する情報を鍵通知信号として子局
から受信し、暗号処理の手順を示す暗号化アルゴリズム
に関する情報をアルゴリズム通知信号として子局から受
信する親局受信部と、上記親局受信部によって受信されたアルゴリズム通知信
号中の暗号化アルゴリズムに関する情報に基づいてデー
タを暗号化する手順を決定し、決定した手順と上記親局
受信部によって受信された鍵通知信号中の鍵に関する情
報とに基づいて子局へ送信するデータの少なくとも一部
を暗号化する暗号化部とを備えた親局と、データの暗号処理に使用する鍵を生成する鍵生成部と、上記鍵生成部が生成した鍵に関する情報を鍵通知信号と
して所定のタイミングに親局に送信する子局送信部と、親局から送信されたデータを受信する子局受信部と、上記子局送信部によって所定のタイミングに送信された
鍵通知信号に連動して鍵を更新することを許可する通知
を親局に送ることなく上記鍵生成部によって生成された
鍵に基づいて上記子局受信部が受信したデータの少なく
とも一部を復号する復号部とを備えた子局とを備えるこ
とを特徴とする暗号化システム。
【請求項９】鍵に関する情報を鍵通知信号として子局
から受信し、暗号処理の手順を示す暗号化アルゴリズム
に関する情報をアルゴリズム通知信号として子局から受
信し、上記受信されたアルゴリズム通知信号中の暗号化アルゴ
リズムに関する情報に基づいてデータを暗号化する手順
を決定し、決定した手順と上記受信された鍵通知信号中
の鍵に関する情報とに基づいて子局へ送信するデータの
少なくとも一部を暗号化することを特徴とする暗号化方
法。
【請求項１０】鍵に関する情報を鍵通知信号として子
局から受信し、暗号処理の手順を示す暗号化アルゴリズ
ムに関する情報をアルゴリズム通知信号として子局から
受信する処理、上記受信されたアルゴリズム通知信号中の暗号化アルゴ
リズムに関する情報に基づいてデータを暗号化する手順
を決定し、決定した手順と上記受信された鍵通知信号中
の鍵に関する情報とに基づいて子局へ送信するデータの
少なくとも一部を暗号化する処理とをコンピュータに実
行させることを特徴とする暗号化プログラム。
【請求項１１】データの暗号処理に使用する鍵を生成
し、上記生成した鍵に関する情報を鍵通知信号として所定の
タイミングに親局に送信し、親局から送信されたデータを受信し、上記所定のタイミングに送信された鍵通知信号に連動し
て、鍵を更新することを許可する通知を親局に送ること
なく上記生成された鍵に基づいて上記受信したデータの
少なくとも一部を復号することを特徴とする復号方法。
【請求項１２】データの暗号処理に使用する鍵を生成
する処理、上記生成した鍵に関する情報を鍵通知信号として所定の
タイミングに親局に送信する処理、親局から送信されたデータを受信する処理、上記所定のタイミングに送信された鍵通知信号に連動し
て、鍵を更新することを許可する通知を親局に送ること
なく上記生成された鍵に基づいて上記受信したデータの
少なくとも一部を復号する処理とをコンピュータに実行
させることを特徴とする復号プログラム。